JP5045523B2 - 基地局管理装置、及び、基地局管理システム - Google Patents

Description

無線端末に無線接続される基地局装置の基地局管理システムに関する。

近年、Institute of Electrical and Electronics Engineers（ＩＥＥＥ） ８０２．
１１ Wireless Local Area Network（無線ＬＡＮ）に代表されるInternet Protocol（ＩＰ）無線アクセス技術が大幅に進歩している。通信帯域も１００Ｍｂｐｓに迫る勢いである（ＩＥＥＥ ８０２．１１ｎなど）。十分な通信帯域の確保、および、無線アクセスによる利便性から、このような無線ＬＡＮシステムはコンシューマ向けだけでなく、企業内での通信手段としても普及し、今後数年で大幅な市場拡大が予想される分野である。

特に企業内でのシステム導入においては、データ通信だけでなく、構内電話システムもＩＰ通信に置き換える動きが活発であり、無線ＬＡＮ上での音声通話（ＶｏＷＬＡＮ： Voice over Wireless LAN）がその主要なアプリケーションとなりつつある。

また、企業における無線ＬＡＮシステムでは、比較的広いエリアをカバーする必要があることから、多数のアクセスポイント（ＡＰ: Access Point）を設置する必要がある。このように面展開されたＡＰに対して、無線端末は適切なＡＰに帰属することになるが、無線端末が移動する場合には、帰属するＡＰを切り替えながら通信を継続するハンドオーバーが行われる。

無線ＬＡＮシステムでは、ＡＰが送信する電波の到達範囲を１つのエリア単位（以下、セルともいう）として定義し、ＡＰを複数設置することでセルを面展開することで、広範なエリアをカバーする方法を採ることが一般的である。アクセスポイントは、１つのセルに対して、そのセルの属性を対応させており、これをセル全体へ報知することでセル情報を端末に通知する。セルの属性には、ネットワーク名称、ＡＰが対応している機能などが含まれる。

無線端末（以下、単に端末ともいう）は、ＡＰからの報知情報を受信後、報知情報の内容を分析し、ＡＰに接続する。無線ＬＡＮシステムでは、端末がＡＰからの報知情報を獲得する方法として、アクティブスキャンとパッシブスキャンの２通りの方法が定義されている。

アクティブスキャンでは、端末は、あるチャネル（周波数）上でProbe Requestと呼ば
れる管理フレームをブロードキャストし、当該チャネルを使用しているＡＰに対して、報知情報の送信を要求する。当該チャネルを使用しているＡＰは、Probe Requestを受信し
たら報知情報をProbe Responseと呼ばれる管理フレームに格納して端末にユニキャスト送信する。

パッシブスキャンでは、端末は、アクセスポイントが定期的にブロードキャストする報知情報を格納したBeaconと呼ばれる管理フレームを受信することで、報知情報を認識する。

通常、Beacon送信間隔は１００ｍｓ程度とすることが多く、パッシブスキャンの場合には、報知情報の獲得に多少時間がかかるという性質がある。よって、ハンドオーバーなど高速に報知情報を入手し、接続先ＡＰを切り替えるような制御に、アクティブスキャンは適している。
特開２００６−６０３２２号公報

アクティブスキャンによって、端末が複数のアクセスポイントから報知情報を受信した場合、どのアクセスポイントに接続するかは当該端末が決定する。このとき、次のような問題が発生する。

図１は、１台の無線端末が通信できるアクセスポイントが複数存在する場合の、ネットワーク構成の例を示す図である。ネットワークに接続されたＡＰ＃０及びＡＰ＃１には、同一のチャネル（Ｃｈ： Channel）が、設定されている。無線端末は、ＡＰ＃０の近傍に位置している。無線端末は、ＡＰ＃０およびＡＰ＃１の無線信号を受信できる。無線端末とＡＰ＃０との間の無線条件は、無線端末とＡＰ＃１との間の無線条件よりも良い。

ここで、無線端末は、報知情報を得るために、アクティブスキャン動作を開始する。無線端末は、Ｃｈ＃１上で、Probe Requestをブロードキャストする。Probe Requestは、Ｃｈ＃１が設定されているＡＰ＃０、ＡＰ＃１で受信され、それぞれのＡＰがProbe Responseを無線端末に対してユニキャストで送信する。Probe Responseには、報知情報が格納されている。ＡＰ＃０からのProbe Responseは、瞬間的な外部電波との干渉や、同一セル内の他の端末の通信と競合して無線端末での受信が失敗したとする。この間に、ＡＰ＃１からのProbe Responseが先に無線端末に受信される。この場合、無線端末はＡＰ＃１に接続を行い、ＡＰ＃１経由の通信経路が確定する。

こうした一連の動作により、本来は無線条件の良いＡＰ＃０が存在するにもかかわらず、無線条件の悪いＡＰ＃１との間で通信経路が確立してしまい、その後の通信品質に悪影響を与えることとなる。

この例に限らず、他の条件や、無線端末のアクセスポイント選択アルゴリズムの特質などさまざまな要因により、最適ではない通信経路が選択されることがある。

これは、無線端末が接続すべき最良のアクセスポイントを端末側が選択し、ネットワーク側が指定することができないことが原因である。特に無線端末の実装方法に依存することから複数種別の無線端末が混在するようなケースでは、さらに通信品質の均一化が困難となる。

端末がアクティブスキャンによって取得した複数のProbe Responseから最適なＡＰを選択する判定方法は、端末の実装に委ねられている。このために、同じ条件であっても、端末の機種毎に異なるＡＰを選択することがある。よって、その都度の通信環境や、端末のＡＰ選択アルゴリズムにより、最適なＡＰが選択されないことがある。

また、同様に複数の基地局を面展開して広域ネットワークを形成するセルラシステム等においては、必ず事前に十分なエリア設計を行っているため、上記のように、無線通信に最低限必要な電波強度を有するチャネルを複数の基地局から受信するということは想定されていない。しかしながら、無線ＬＡＮシステムでは、使用中のオフィス等でシステム構築をすることが大半である。従って、事前に十分な時間をとってセル設計を行うことが困難であり、緻密な調整作業はコスト面でも問題となる。このことから、無線ＬＡＮシステムでは、おおまかな条件でアクセスポイントを設置したうえで、不感地帯の発生を回避するために、比較的大きな送信出力値を設定する方法をとるのが一般的である。しかし、これにより、各アクセスポイントがカバーするエリアが激しく重なりあい上記のような同じチャネルで複数のアクセスポイントから電波を受信するケースが多くなるという特徴があ
る。この点がセルラシステムにはない問題を発生させている要因であり、無線ＬＡＮシステムに特有の問題である。

本件は、複数の基地局装置で構成された無線エリアに存在する無線端末が最適な基地局装置に帰属できるようにすることを目的とする。

開示の基地局装置、基地局管理装置、基地局管理システムは、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。

即ち、第１の態様は、
基地局管理装置に接続される基地局装置であって、
無線端末から基地局装置に接続を要求する探索要求信号を受信する受信部と、
前記探索要求信号の受信信号レベルを測定する測定部と、
前記探索要求信号及び前記探索要求信号の前記受信信号レベルを、前記基地局管理装置に送信する送信部と、
を備える基地局装置とした。

第１の態様によると、無線端末からの探索要求信号を当該信号の受信信号レベルとともに、基地局管理装置に送信することができる。

第２の態様は、
複数の基地局装置から、同一の無線端末が送信した探索要求信号及び前記探索要求信号の前記基地局装置における受信信号レベルを受信する受信部と、
前記複数の基地局装置の中から、最大の前記受信信号レベルを送信した基地局装置を、前記無線端末と接続する基地局装置として選択する選択部と、
前記選択部が選択した基地局装置に、前記無線端末に接続を許可する旨を示す探索応答信号を送信する送信部と、
を備える基地局管理装置とした。

第２の態様によると、基地局管理装置が、複数の基地局装置から同一の無線端末が送信した探索要求信号を収集し、無線端末が接続すべき基地局装置を選択することができる。

第３の態様は、
複数の基地局装置と、基地局管理装置とを有する基地局管理システムであって、
前記基地局装置は、
無線端末から基地局装置に接続を要求する探索要求信号を受信する受信部と、
前記探索要求信号の受信信号レベルを測定する測定部と、
前記探索要求信号及び前記探索要求信号の前記受信信号レベルを基地局管理装置に送信する送信部と、を備え、
前記基地局装置の前記受信部は、前記基地局管理装置から、前記無線端末に接続を許可する旨を示す探索応答信号を受信し、
前記基地局装置の前記送信部は、前記無線端末に、前記探索応答信号を送信し、
前記基地局管理装置は、
前記複数の基地局装置のうち少なくとも２つの基地局装置から、同一の無線端末が送信した探索要求信号及び前記探索要求信号の前記基地局装置における受信信号レベルを受信する受信部と、
前記少なくとも２つの基地局装置の中から、最大の前記受信信号レベルを送信した基地局装置を、前記無線端末と接続する基地局装置として選択する選択部と、
前記選択部が選択した基地局装置に、前記無線端末に接続を許可する旨を示す探索応
答信号を送信する送信部と、
を備える基地局管理システムとした。

第３の態様によると、基地局装置は、無線端末からの探索要求信号を当該信号の受信信号レベルとともに基地局管理装置に送信することができ、基地局管理装置は複数の基地局装置から同一の無線端末が送信した探索要求信号を収集し、無線端末が接続すべき基地局装置を選択することができ、さらに、選択された基地局装置のみが、無線端末に対し探索応答信号を送信することができる。

第３の態様によれば、無線端末は、最適な基地局装置に接続することができる。

開示の実施形態によれば、複数の基地局装置で構成された無線エリアに存在する無線端末が最適な基地局装置に帰属できるようにすることができる。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、開示の実施形態の構成に限定されない。

以降では、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格（いわゆる無線ＬＡＮ規格）をベースに開示を行うが、同様な無線方式にも展開可能である。

〔実施形態〕
（アクティブスキャン）
一般的なアクティブスキャンの動作の詳細を説明する。

図２は、アクティブスキャン時の動作シーケンスを示す図である。図２は、無線端末とＡＰ＃０とＡＰ＃１との動作シーケンスを示す。

無線端末は、新たなＡＰへの接続が必要となった場合に、チャネルのスキャンを開始する（ＳＱ１００２）。無線端末は、Ｃｈ＃１のスキャンを実施し、Ｃｈ＃１においてProbe Requestをブロードキャスト（Broadcast）で送信する（ＳＱ１００４）。Probe Requestは、ＡＰに接続することを要求する要求信号である。

ＡＰ＃０及びＡＰ＃１にはＣｈ＃１が設定されているため、ＡＰ＃０及びＡＰ＃１は、Ｃｈ＃１上でブロードキャストされたProbe Requestを受信する。Probe Requestを受信したＡＰ＃０及びＡＰ＃１は、報知情報を格納したProbe Responseを無線端末宛にユニキャスト（Unicast）で送信する（ＳＱ１００６、ＳＱ１００８）。Probe Responseは、ＡＰ
に接続することを許可する旨を示す応答信号である。

無線端末は、ＡＰ＃０及びＡＰ＃１から受信したProbe Responseのパラメタ内容や、受信電力レベルなど、種々の情報を基に最適なＡＰを選択する（ＳＱ１０１０）。ここでは、無線端末は、ＡＰ＃１が最適であると判定し、ＡＰ＃１に接続要求を行う（ＳＱ１０１２）。無線端末は、ＡＰ＃１から接続応答を受信後、データ通信を行う（ＳＱ１０１４、ＳＱ１０１６）。

（概要）
本実施形態では、無線端末がアクティブスキャンを行った際に、ネットワーク側が、当該無線端末が接続すべき最適なＡＰを判断し、その最適なＡＰからのみProbe Responseを返送することで、無線端末側にＡＰ選択の余地を与えないようにする。こうすることで、
無線端末側のＡＰ選択アルゴリズムによらず、一義的に接続ＡＰが確定するため、すべての無線端末に対して、ネットワーク側の判断で最適ＡＰへの接続を促すことができる。

また、ネットワーク側が最適ＡＰの判断を行う方式とすることにより、複数のＡＰの状態（負荷状態など）をすべて鑑みたうえで、最適なＡＰ選択が可能であるため、無線端末側でＡＰを選択する場合に比べて、ネットワーク全体の最適化が可能となる。

図３は、Wireless LAN Switch（ＷＬＳ）とＡＰによる集中監視制御システムの例を示
す図である。複数のＡＰ３００が、ＷＬＳ２００に接続されている。

複数のＡＰを配置するような比較的大きなシステムでは、複数のＡＰを統合的に監視制御する目的でＡＰの上位装置として、ＷＬＳ（Wireless LAN Switch）と呼ばれる集中監
視制御装置を導入する手法が一般的である。本実施形態では、ネットワーク側で無線端末が接続すべき最適なＡＰを決定する方法として、ＷＬＳを導入したシステムを前提として考える。

図４は、ＷＬＳと複数のＡＰによる集中監視制御システムにおける最適ＡＰ決定の処理シーケンスの例を示す図である。図４では、ＡＰ＃０（３００Ａ）、ＡＰ＃１（３００Ｂ）の２つのＡＰと1つのＷＬＳ２００から構成されているとする。また、無線端末４００
とＡＰ＃０（３００Ａ）、ＡＰ＃１（３００Ｂ）とは、Ｃｈ＃１を使用しているものとする。

無線端末４００は、Ｃｈ＃１のスキャンを実施し、Ｃｈ＃１においてProbe Request（
探索要求信号）をブロードキャスト（Broadcast）する（ＳＱ２００４）。ＡＰ＃０（３
００Ａ）及びＡＰ＃１（３００Ｂ）は、無線端末４００からProbe Requestを受信した際
に、それぞれ、当該Probe RequestをＷＬＳ２００に転送する（ＳＱ２００６、ＳＱ２０
０８）。こうすることで、すべてのＡＰ（この場合、ＡＰ＃０、ＡＰ＃１）からＷＬＳ２００へProbe Requestが集約される。

ＷＬＳ２００が複数のＡＰからProbe Requestを受信すると、ＷＬＳ２００は、最適な
ＡＰを１つのみ選択する。ここでは、ＷＬＳ２００は、最適ＡＰとしてＡＰ＃０（３００Ａ）を選択する（ＳＱ２０１０）。ＷＬＳ２００は、選択したＡＰ＃０（３００Ａ）に対して、Probe Response（探索応答信号）を送信する（ＳＱ２０１２）。ＷＬＳ２００は、選択しなかったＡＰ＃１（３００Ｂ）には、Probe Responseを送信しない。最適なＡＰの選択方法については後述する。

ＷＬＳ２００からProbe Responseを受信したＡＰ＃０（３００Ａ）は、UnicastでProbe
Responseを無線端末４００に送信する（ＳＱ２０１４）。こうすることで、無線端末に
対して、１つのＡＰからのみProbe Responseが返送されることになり、無線端末が接続すべきＡＰをネットワーク側が選択することが可能となる。

無線端末４００は、ＡＰ＃０のみからProbe Responseを受信するので、ＡＰ＃０に接続要求を行う（ＳＱ２０１６）。無線端末４００は、ＡＰ＃０から接続応答を受信後（ＳＱ２０１８）、データ通信を行う（ＳＱ２０２０）。

（システム構成）
〈全体〉
図５は、本実施形態のシステムの構成例を示す図である。本実施形態のシステムは、ネットワーク１００に接続されたＷＬＳ２００と、それぞれＷＬＳ２００に接続されたＡＰ＃０（３００Ａ）及びＡＰ＃１（３００Ｂ）と、ＡＰ＃０（３００Ａ）及びＡＰ＃１（３
００Ｂ）の通信エリアに存在する無線端末４００を含む。図５の例では、２台のＡＰがＷＬＳ２００に接続されるが、２台に限定されるものではない。また、無線端末は、１台に限定されるものではない。ＡＰからネットワークへの接続は、必ず、ＷＬＳ２００を経由するとする構成でもよい。

ここで、ＡＰ＃０（３００Ａ）、ＡＰ＃１（３００Ｂ）、及び、無線端末４００は、同一のチャネルを使用して通信している。

ＷＬＳ２００は、複数のＡＰ（３００Ａ、３００Ｂ）を管理し、ネットワークとＡＰ（３００Ａ、３００Ｂ）との通信を中継する。ＡＰ（３００Ａ、３００Ｂ）は、無線端末４００とＷＬＳ２００を経由したネットワークとの通信を中継する。

〈ＡＰ〉
本実施形態におけるＡＰの構成例について説明する。

図６は、ＡＰの構成例を示す図である。図６に示すように、ＡＰ３００は、アンテナ部３０２、無線処理部３１０を有する無線側の送受信処理を行う部位と、有線ネットワーク側の送受信処理を行う有線送受信部３２０と、これら無線側処理と有線側処理とを総合的に制御するアプリケーション部３３０を有する。無線処理部３１０は、無線ＰＨＹ処理部３１２、無線ＭＡＣ処理部３１４を含む。

無線ＰＨＹ処理部３１２は、無線フレーム（Probe Requestなど）を受信する度に、そ
の際の受信信号レベルを一時的に格納する受信信号レベル格納レジスタ３１３を有する。

無線ＭＡＣ処理部３１４は、端末管理テーブル３４４、若しくは、チャネルビジー率格納レジスタ３４６に、情報の格納をする。

無線処理部３１０は、無線端末と、アンテナ３０２を経由して通信する機能を有する。無線処理部３１０は、無線端末４００からProbe Requestを受信する。無線処理部３１０
は、ＷＬＳ２００から受信したProbe Responseを、無線端末４００に送信する。

アプリケーション部３３０は、主要な処理を実施する。アプリケーション部３３０は、プロセッサ負荷格納レジスタ３４２、端末管理テーブル３４４に、情報の格納をする。アプリケーション部３３０は、プロセッサ負荷格納レジスタ３４２、端末管理テーブル３４４、または、チャネルビジー率格納レジスタ３４６から、情報の読み出しを行う。

プロセッサ負荷格納レジスタ３４２は、アプリケーション部３３０で測定したプロセッサ負荷率を格納するレジスタ手段である。

端末管理テーブル３４４は、ＡＰ３００に接続している各無線端末の情報を管理する。

チャネルビジー率格納レジスタ３４６は、チャネルが占有されている割合（チャネルビジー率）を格納する。

ＷＬＳ２００からＡＰ情報の読み出し要求があった場合には、アプリケーション部３３０が、当該要求を処理し、必要な情報を、プロセッサ負荷格納レジスタ３４２、端末管理テーブル３４４、チャネルビジー率格納レジスタ３４６等から読み出し、ＷＬＳ２００に返送する読み出し結果を作成する。ＡＰ情報としては、端末収容数、残り伝送帯域、チャネルビジー率、プロセッサ負荷、無線通信品質（エラー率、再送率）、および、ＷＬＳ−ＡＰ間のネットワーク遅延などが挙げられる。また、アプリケーション部３３０は、定期
的に、ＡＰ情報を、プロセッサ負荷格納レジスタ３４２、端末管理テーブル３４４、チャネルビジー率格納レジスタ３４６等から読み出し、ＷＬＳ２００に送信する情報を生成してもよい。

図７は、ＡＰが有する端末管理テーブルの構成の例を示す図である。端末管理テーブル３４４は、ＷＬＳ２００における最適ＡＰ決定の際に必要となる情報を無線端末単位に記憶している。

図７の例では、端末管理テーブル３４４は、無線端末毎に、占有帯域、送信フレーム数、再送フレーム数、受信フレーム数、受信エラーフレーム数の情報を有する。

ここで、アプリケーション処理部３３０は、端末管理テーブル３４４に、無線端末４００との接続処理制御の過程で、無線端末４００から通知される要求帯域に基づいて、占有帯域を格納する。また、無線ＭＡＣ処理部３１４は、端末管理テーブル３４４に、送受信処理の結果に基づいて、送信フレーム数、再送フレーム数、受信フレーム数、受信エラーフレーム数を、随時格納する。

アプリケーション処理部３３０は、端末管理テーブル３４４の情報を利用して、ＷＬＳ２００からの要求時に値を合計したり、比率を計算したりすることにより、ＡＰ全体としての値を、ＡＰ情報読み出し要求に対する応答として、ＷＬＳ２００に返送することが可能である。

有線送受信部３２０は、ＷＬＳ２００や他の装置と通信する機能を有する。有線送受信部３２０は、無線処理部３１０が無線端末４００から受信したProbe RequestをＷＬＳ２
００に送信する。有線送受信部３２０は、Probe Requestとともに、Probe Requestの受信信号レベルをＷＬＳ２００に送信することができる。有線送受信部３２０は、ＷＬＳ２００からＡＰ情報の読み出し要求を受信し、アプリケーション部３３０が処理した読み出し要求に対する応答をＷＬＳ２００に送信する。当該読み出し要求に対する応答は、ＡＰ情報を含む。有線送受信部３２０は、ＷＬＳ２００から無線端末４００宛のProbe Responseを受信する。

ＡＰは、基地局装置として機能し得る。

〈ＷＬＳ〉
本実施形態におけるＷＬＳの構成例について説明する。

図８は、ＷＬＳの構成例を示す図である。図８に示すように、ＷＬＳ２００は、外部ＩＦ処理部２１０、アプリケーション部２２０、ＡＰ情報管理テーブル２３２、判定情報定義テーブル２３４、Probe Request管理テーブル２３６、マン・マシンＩＦ２４０を有す
る。アプリケーション部２２０は、フレームの送受信を行うフレーム処理部２２２、最適ＡＰ判定部２２４、ＡＰ情報収集処理部２２６を有する。

外部ＩＦ処理部２１０は、ＷＬＳ２００と外部ネットワークとの接続をインタフェースする。

アプリケーション部２２０は、主要な処理を実施する。

ＡＰ情報収集処理部２２６は、周期的に、接続されているＡＰに対しＡＰ情報の読み出し要求を行い、その応答をＡＰ情報管理テーブル２３２に保持する。ＡＰ情報収集処理部２２６は、接続されているＡＰに対して、ＡＰ情報の提供の要求を送信し、接続されてい
るＡＰから受信したＡＰ情報をＡＰ情報管理テーブル２３２に保持する。また、ＡＰ情報収集処理部２２６は、ＡＰ３００から定期的に送信されるＡＰ情報をＡＰ情報管理テーブル２３２に保持することもできる。

ＷＬＳ２００がProbe Requestを受信すると、フレーム処理部２２２は、受信したProbe
Requestを受信信号レベルとともに最適ＡＰ判定部２２４に転送する。

最適ＡＰ判定部２２４は、Probe Request管理テーブル２３６に、Probe Requestを発行した無線端末４００の情報と受信したProbe Requestの受信信号レベルとを登録するとと
もに待ち受けタイマを起動する。待ち受けタイマ起動中にProbe Requestが受信されると
、最適ＡＰ判定部２２４は、Probe Request管理テーブル２３６に、Probe Requestを発行した無線端末４００の情報と受信したProbe Requestの受信信号レベルとを、登録する。

所定時間経過し待ち受けタイマが満了すると、最適ＡＰ判定部２２４は、ＡＰ情報収集処理部２２６によって収集および保持されているＡＰ情報管理テーブル２３２内の情報、および、Probe Request管理テーブル２３６内の情報を読み出し、最適ＡＰを選択する。

この際、最適ＡＰ判定処理アルゴリズムを確定するために、マン・マシンＩＦ２４０経由で、あらかじめ管理者から設定されている判定情報定義テーブル２３４の情報に従って、最適ＡＰ判定処理を行うことができる。ＷＬＳ２００は、最適ＡＰが確定した後、当該ＡＰに対して、フレーム処理部２２２及び外部ＩＦ処理部２１０を経由してProbe Responseを送信する。

ＡＰ情報管理テーブル２３２内に格納される情報のうち、ＷＬＳ−ＡＰ間遅延は、例えば、定期的に、ＷＬＳ２００から各ＡＰに対してＰＩＮＧ（ICMP Echo）を送信し、応答
信号を受信するまでの時間を計測することによって得られる。

図９は、Probe Request管理テーブルの構成例を示す図である。Probe Request管理テーブル２３６は、無線端末毎に、タイマ残り時間、ガードタイマ残り時間、Probe Request
転送元ＡＰ、受信レベルの情報を有する。

図１０は、ＡＰ情報管理テーブルの構成例を示す図である。ＡＰ情報管理テーブル２３２は、ＡＰ毎に、端末収容数、残り伝送帯域、プロセッサ負荷、チャネルビジー率、受信エラー率、再送率、ＷＬＰ−ＡＰ間ネットワーク遅延の情報を有する。

図１１は、判定情報定義テーブルの構成例を示す図である。判定情報定義テーブル２３４は、判定項目、有効・無効の別、判定の優先順位の情報を有する。

これらの各テーブルの各情報は、本実施形態における必須の構成要素ではなく、最適ＡＰ判定処理に使用しない情報については、保持しなくてもよい。また、ＷＬＳ２００は、最適ＡＰ判定処理に使用しない情報を、各ＡＰに要求しなくてもよい。

ＷＬＳは、ＡＰを管理する基地局管理装置として機能し得る。

（最適ＡＰの決定）
ＷＬＳ２００における最適ＡＰの決定方法について説明する。

ＷＬＳ２００は、複数のＡＰからProbe Requestを受信した際に、ネットワーク全体を
考慮したうえで最適なＡＰを選択することが重要となる。この際、集中監視制御ノードであるＷＬＳは各ＡＰから様々な状態情報を収集可能であることから、こうした様々な情報
を多角的に分析し、最適なＡＰを決定できる点もネットワーク側で最適ＡＰを決定することの大きな利点である。

ＷＬＳ２００が最適ＡＰを決定するうえで考慮するべき情報として、例えば、Probe Requestの受信信号レベル、各ＡＰにおける端末収容数、各ＡＰにおける残り伝送帯域、チ
ャネルビジー率、各ＡＰにおけるプロセッサ負荷、無線通信品質（エラー率、再送率）、および、ＷＬＳ−ＡＰ間のネットワーク遅延が、挙げられる。これらのすべてを使用する必要はなく、これらの情報のうち１つ又は複数を選択して使用してもよい。また、これらの情報に限らず、他の情報を使用することもできる。

図１２及び図１３は、ＷＬＳにおける最適ＡＰ決定の処理シーケンスの例を示す図である。図１２の最下部のＡ乃至Ｄは、それぞれ図１３の最上部のＡ乃至Ｄと接続する。

ＷＬＳ２００は、Probe Request受信時のＡＰ決定処理のための各種情報（上記の端末
収容数、残り伝送帯域など）をあらかじめ収集しておく必要がある。このために、ＷＬＳ２００は、周期的に、各ＡＰから各種情報の読み出しを行い（図１２：ＳＱ３００２、ＳＱ３００６）、結果を保持しておく（ＳＱ３００４、ＳＱ３００８）。あるいは、ＡＰが、能動的に、周期的に、ＷＬＳ２００に各種情報の通知を行ってもよい。

無線端末４００がProbe Requestを送信した場合（ＳＱ３０２２）、Probe Requestを受信したＡＰ＃０（３００Ａ）は、受信信号レベルを測定し（ＳＱ３０２４）、当該受信信号レベルを含むProbe Requestを、ＷＬＳ２００に、転送する（ＳＱ３０２６）。無線端
末４００は、受信信号レベルを、Probe Requestと一緒に送信してもよい。

ＷＬＳ２００は、最初のProbe Requestを受信した際に、Probe Request及びProbe Requestの受信信号レベルを保持する（ＳＱ３０３０）とともに、待ち受けタイマを起動する
（ＳＱ３０３２）。ＷＬＳ２００は、待ち受けタイマが満了するまで、同一の無線端末４００が発行したProbe Requestを待ち受ける。

一方、無線端末４００からのProbe Requestを受信したＡＰ＃１（３００Ｂ）は、受信
信号レベルを測定し（ＳＱ３０４４）、当該受信信号レベルを含むProbe RequestをＷＬ
Ｓ２００に転送する（ＳＱ３０４６）。

ＷＬＳ２００は、さらに、同一の無線端末４００が発行したProbe Requestを受信した
際には、Probe Requestに含まれる受信信号レベルを保持する。つまり、ＷＬＳ２００は
、ＡＰ＃１（３００Ｂ）からProbe Requestを受信すると、当該Probe Request及び当該Probe Requestの受信信号レベルを保持する（ＳＱ３０５０）。その後、所定時間経過して
待ち受けタイマが満了すると（ＳＱ３０５２）、ＷＬＳ２００は、それまでに受信したProbe Requestの送信元ＡＰの中から、最適なＡＰを決定し（図１３：ＳＱ３０６２）、当
該決定したＡＰ（ＡＰ＃０）だけにProbe Responseを返送する（ＳＱ３０６４）。最適なＡＰを判定する処理（最適ＡＰ判定処理）については、後述する。ＡＰ＃０（３００Ａ）は、無線端末４００に、ＷＬＳ２００から受信したProbe Responseを、送信する（ＳＱ３０６６）。

無線端末４００は、ＡＰ＃０（３００Ａ）のみからProbe Responseを受信するので、ＡＰ＃０（３００Ａ）に接続要求を行う（ＳＱ３０６８）。無線端末４００は、ＡＰ＃０（３００Ａ）から接続応答を受信後（ＳＱ３０７０）、データ通信を行う（ＳＱ３０７２）。

無線端末４００が発行して送信したProbe Requestについて、あるＡＰとの無線通信で
再送が多発すると、結果としてＷＬＳ２００へ到達するタイミングが遅延することが想定される。この場合、短期間のうちに最適ＡＰ判定処理が複数起動されることになり、通信瞬断時間が多くなる。あるいは、無線端末の実装方式によっては、セル間ハンドオーバーの際に多数のProbe Requestが送信されるようなものも想定され、そうした場合にも最適
ＡＰ判定処理が多数起動し、通信品質が劣化する恐れがある。

こうした最適ＡＰ判定処理が頻繁に発生することを防止するために、ＷＬＳ２００は、Probe Responseを返送した後に、一定時間、最適ＡＰ判定処理を行わないようガードタイマを起動する（ＳＱ３０８０）。当該ガードタイマは、Probe Requestの送信元無線端末
毎に管理を行う。ＷＬＳ２００は、当該ガードタイマが満了する（ＳＱ３０９０）まで、同一の無線端末からのProbe Requestを受信しても（ＳＱ３０８２）、すべて廃棄する（
ＳＱ３０８４）。これにより、選択経路が頻繁に変更されることを防止し、通信の安定化を図ることができる。

なお、ガードタイマ起動中にＷＬＳ２００で受信したProbe Responseは廃棄されるが、無線端末への最適ＡＰの通知（Probe Response送信）は直前に実施済みであり、通信継続に対しては問題にならない。また、必要であれば、一定期間後に再度無線端末からProbe Requestが送信されると想定される。

（最適ＡＰ判定処理の例１）
最適ＡＰ判定処理の方法について説明する。

ＷＬＳ２００は、無線端末４００が発行したProbe Requestを受信してＷＬＳ２００に
転送したＡＰの中から、無線端末４００が通信するのに最適なＡＰを判定する。

ＷＬＳ２００は、最適ＡＰの決定に際して、Probe Requestの受信信号レベルを使用す
る。ＷＬＳ２００は、ＡＰから受信したProbe Requestの中で、最も高い受信信号レベル
を有するProbe Requestを送信したＡＰを最適ＡＰとして、決定する。このとき、ＷＬＳ
２００は、ＡＰ情報の収集（図１２：ＳＱ３００２、ＳＱ３００６）、及び、ＡＰ情報保持（ＳＱ３００４、ＳＱ３００８）を、しなくてもよい。

また、ＷＬＳ２００は、受信信号レベル以外の最適ＡＰを決定するうえで考慮するべき情報を使用することもできる。最適ＡＰを決定するうえで考慮するべき情報として、例えば、Probe Requestの受信信号レベル、各ＡＰにおける端末収容数、各ＡＰにおける残り
伝送帯域、チャネルビジー率、各ＡＰにおけるプロセッサ負荷、無線通信品質（エラー率、再送率）、および、ＷＬＳ−ＡＰ間のネットワーク遅延が、挙げられる。ＷＬＳ２００は、これらの情報のうち、いずれか１つの情報を抽出し、その情報の値が最良値を有するProbe Requestを送信したＡＰを、最適ＡＰとして決定することができる。

（最適ＡＰ判定処理の例２）
最適ＡＰ判定処理の別の方法について説明する。

ＷＬＳ２００は、最適ＡＰの決定に際して、最適ＡＰを決定するうえで考慮するべき情報を使用する。最適ＡＰを決定するうえで考慮するべき情報として、例えば、Probe Requestの受信信号レベル、各ＡＰにおける端末収容数、各ＡＰにおける残り伝送帯域、チャ
ネルビジー率、各ＡＰにおけるプロセッサ負荷、無線通信品質（エラー率、再送率）、および、ＷＬＳ−ＡＰ間のネットワーク遅延が、挙げられる。これらの情報は、各情報の判定の際に、単純に優劣比較を行うだけでなく、ある一定の範囲内にある複数のＡＰについては、優劣をつけずにセットとして扱い、その次の判定条件にて、さらに最適ＡＰを判定するような方法が考えられる。また、こうした判定アルゴリズムは、システム設定する環
境や運用ポリシー等によってことなることが想定されるため、運用管理者側で任意に設定可能とすることが望ましい。すなわち、最適ＡＰ判定処理に使用する情報の取捨選択、および、それら情報の優先度を運用管理者が任意に設定することを可能とする。

図１４及び図１５は、ＷＬＳによる最適ＡＰ判定処理のフローの例を示す図である。図１４の最下部のＥ及びＦは、それぞれ図１５の最上部のＥ及びＦと接続する。

図１４及び図１５では、判定に用いる情報として、受信信号レベル、端末収容数、残り伝送帯域、プロセッサ負荷の４つの情報を、この順番に判定するような場合の判定処理フローを示している。ＷＬＳ２００は、これら情報の選択と優先順の設定を、運用管理者等により事前に設定されて、ＷＬＳ２００内に保持することができる（図１１）。ＷＬＳ２００は、この保持した設定を使用して、判定に使用する情報の選択及び選択された情報の優先順の決定の設定を行うことができる。

ＷＬＳ２００の最適ＡＰ判定部２２４は、受信したProbe Requestを送信した複数のＡ
Ｐの中から、Probe Requestの受信信号レベルが最大（Pmax）であるＡＰを決定する（図
１４：Ｓ１０２）。最適ＡＰ判定部２２４は、この最大受信信号レベル（Pmax）との差が所定値P#diff以内であるＡＰが存在するか否かを確認する（Ｓ１０４）。

最大受信信号レベル（Pmax）との差が所定値P#diff以内のＡＰが存在しない場合（Ｓ１０４；ＮＯ）、最適ＡＰ判定部２２４は、ステップＳ１０２で選択された受信信号レベルがPmaxであるＡＰが最適であるとして、当該ＡＰを最適ＡＰとして決定し、当該ＡＰにProbe Responseを返送する（Ｓ１１６）。

最大受信信号レベル（Pmax）との差が所定値P#diff以内のＡＰが１つ以上存在する場合（Ｓ１０４；ＹＥＳ）、最適ＡＰ判定部２２４は、受信信号レベルがPmaxであるＡＰを含めた、最大受信信号レベル（Pmax）との差が所定値P#diff以内のすべてのＡＰについて、次の判断を行う。最適ＡＰ判定部２２４は、これらの抽出されたＡＰの中から端末収容数が最小（Nmin）のものを選択する（Ｓ１０６）。最適ＡＰ判定部２２４は、この最小端末収容数（Nmin）との差がN#diff以内であるＡＰが、抽出されたＡＰ内に存在するか否かを確認する（Ｓ１０８）。

最小端末収容数（Nmin）との差がN#diff以内のＡＰが存在しない場合（Ｓ１０８；ＮＯ）、最適ＡＰ判定部２２４は、ステップＳ１０６で選択された端末収容数がNminであるＡＰが最適であるとして、当該ＡＰを最適ＡＰとして決定し、当該ＡＰにProbe Responseを返送する（Ｓ１１６）。

最小端末収容数（Nmin）との差がN#diff以内のＡＰが存在する場合（Ｓ１０８；ＹＥＳ）、最適ＡＰ判定部２２４は、最小端末収容数がNminであるＡＰを含めた、最小端末収容数（Nmin）との差がN#diff以内のすべてのＡＰについて、次の判断を行う。最適ＡＰ判定部２２４は、これらの抽出されたＡＰの中から残り伝送帯域が最大（Bmax）のものを選択する（Ｓ１１０）。最適ＡＰ判定部２２４は、この最大残り伝送帯域（Bmax）との差がB#diff以内であるＡＰが、抽出されたＡＰ内に存在するか否かを確認する（図１５：Ｓ１１２）。

最大残り伝送帯域（Bmax）との差がB#diff以内のＡＰが存在しない場合（Ｓ１１２；ＮＯ）、最適ＡＰ判定部２２４は、ステップＳ１１０で選択された残り伝送帯域がBmaxであるＡＰが最適であるとして、当該ＡＰを最適ＡＰとして決定し、当該ＡＰにProbe Responseを返送する（Ｓ１１６）。

最大残り伝送帯域（Bmax）との差がB#diff以内のＡＰが存在する場合（Ｓ１１２；ＹＥＳ）、最適ＡＰ判定部は、最大残り伝送帯域がBmaxであるＡＰを含めた、最大残り伝送帯域（Bmax）との差がB#diff以内のすべてのＡＰについて、次の判断を行う。最適ＡＰ判定部２２４は、これらの抽出されたＡＰの中からプロセッサ負荷が最小（λmin）のものを
選択する（Ｓ１１４）。最適ＡＰ判定部２２４は、ステップＳ１１４で選択されたＡＰを最適ＡＰとして決定し、当該ＡＰにProbe Responseを返送する（Ｓ１１６）。

上記のように、判断すべき情報の値がある範囲にあるものについては、次の判断処理にＡＰの決定権を委ねるような処理とすることで、一時的な環境変動等に依存せず、最適なＡＰを決定することが可能となる。また、処理判断の方法を各情報要素で同様とすることで、任意の情報要素と優先順で容易に処理ロジックを組み替えることが可能となり、柔軟な運用形態に対応できる。

（最適ＡＰ判定処理の例３）
さらに、最適ＡＰ判定処理の別の方法として、上述の最適ＡＰを決定するうえで考慮するべき情報のそれぞれに対して一定の重み情報を付加し、これらの加算値にて最適ＡＰを判定する方法も考えられる。

図１６は、最適ＡＰを決定するうえで考慮するべき情報のそれぞれに対する測定値と重み情報の例を示す図である。重み情報は、予め運用者が手動で設定すること等により決められる。図１６に示すテーブルは、判定情報定義テーブル２３４として保持してもよい。

ＷＬＳ２００の最適ＡＰ判定部２２４は、各ＡＰからProbe Requestを受信した際に、Probe Requestとともに受信した受信信号レベルや、あらかじめ取得しておいた各種情報に対して、受信したProbe Requestを送信したＡＰ毎に総合値を次の計算式により算出する
。総合値は、各種情報の測定値にそれぞれ固有の重み情報（係数）を乗算したものの和として算出される。なお、ＡＰの選択において、より小さい値をとることがより良い値とされる測定項目（例えば、端末収容数）の測定値については、実際の測定値に「−１」を乗算する、若しくは、実際の測定値の逆数をとる等の処理をした値を、ここでの計算に使用する測定値とする。最大値が、最良値となるようにするためである。

最適ＡＰ判定部２２４は、ＡＰ毎に計算した総合値の中で最大値をとるＡＰを最適ＡＰと判定し、ＷＬＳ２００は当該ＡＰにProbe Responseを返送する。

（本実施形態の作用、効果）
従来の無線ＬＡＮシステムでは、接続経路の決定権は無線端末側にあったため、無線端末の実装仕様によって、必ずしも最適な通信経路が選択されるとは限らず、通信品質の安定化が困難なケースが多々存在した。

本実施形態の構成は、ネットワーク側が最適な接続経路を一義的に決定する方法を提供する。本実施形態の構成によれば、無線端末の実装方法によらず、安定した通信品質を確保することができる。また、最適ＡＰの決定をＷＬＳで実施することにより、端末側では認識困難であった様々な情報を判定材料とすることが可能であり、ネットワーク全体の状況を加味したうえで、より精度の高い選択が可能となる。

本実施形態によると、無線端末が発行したProbe Requestを送信した後、選択されたＡ
ＰのみからProbe Responseが当該無線端末に送信される。よって、当該無線端末は、当該Probe Responseを送信したＡＰと接続することになる。

また、今後多数のＡＰを配置するような大規模システム、および、端末増加による高端末密度といった過酷な無線環境において、今後普及が見込まれるＶｏＷＬＡＮ（Voice over Wireless LAN）などに対して、どのような端末であっても安定した高い通信品質を実
現可能である。

本実施形態によれば、無線ＬＡＮシステムに代表されるエリア重複度の高い無線ネットワークシステムにおいて、端末依存となりうる通信経路の選択方法を、端末種別や、そのときの通信環境に依存することなく均一化し、良好な通信経路を確保し、安定したサービスを提供するができる。

図１は、１台の無線端末が通信できるアクセスポイントが複数存在する場合の、ネットワーク構成の例を示す図である。 図２は、アクティブスキャン時の動作シーケンスを示す図である。 図３は、ＷＬＳとＡＰによる集中監視制御システムの例を示す図である。 図４は、ＷＬＳと複数のＡＰによる集中監視制御システムにおける最適ＡＰ決定の処理シーケンスの例を示す図である。 図５は、システムの構成例を示す図である。 図６は、ＡＰの構成例を示す図である。 図７は、ＡＰが有する端末管理テーブルの構成例を示す図である。 図８は、ＷＬＳの構成例を示す図である。 図９は、Probe Request管理テーブルの構成例を示す図である。 図１０は、ＡＰ情報管理テーブルの構成例を示す図である。 図１１は、判定情報定義テーブルの構成例を示す図である。 図１２は、ＷＬＳにおける最適ＡＰ決定の処理シーケンスの例（１）を示す図である。 図１３は、ＷＬＳにおける最適ＡＰ決定の処理シーケンスの例（２）を示す図である。 図１４は、ＷＬＳによる最適ＡＰ判定処理のフローの例（１）を示す図である。 図１５は、ＷＬＳによる最適ＡＰ判定処理のフローの例（２）を示す図である。 図１６は、最適ＡＰを決定するうえで考慮するべき情報のそれぞれに対する測定値と重み情報の例を示す図である。

符号の説明

１００ ネットワーク
２００ ＷＬＳ（Wireless LAN Switch）
２１０ 外部ＩＦ処理部
２２０ アプリケーション部
２２２ フレーム処理部
２２４ 最適ＡＰ判定部
２２６ ＡＰ情報収集処理部
２３２ ＡＰ情報管理テーブル
２３４ 判定情報定義テーブル
２３６ Probe Request管理テーブル
２４０ マン・マシンＩＦ
３００ ＡＰ（Access Point）
３００Ａ ＡＰ＃０（Access Point #0）
３００Ｂ ＡＰ＃１（Access Point #1）
３０２ アンテナ部
３１０ 無線処理部
３１２ 無線ＰＨＹ処理部
３１３ 受信信号レベル格納レジスタ
３１４ 無線ＭＡＣ処理部
３２０ 有線送受信部
３３０ アプリケーション部
３４２ プロセッサ負荷格納レジスタ
３４４ 端末管理テーブル
３４６ チャネルビジー率格納レジスタ
４００ 無線端末

Claims (2)

1. 複数の基地局装置から、同一の無線端末が送信した探索要求信号及び前記探索要求信号の前記基地局装置における受信信号レベルを受信する受信部と、
   前記複数の基地局装置の中から、最大の前記受信信号レベルを送信した基地局装置を、前記無線端末と接続する基地局装置として選択する選択部と、
   前記選択部が選択した基地局装置に、前記無線端末に接続を許可する旨を示す探索応答信号を送信する送信部と、を備え、
   前記選択部は、前記送信部が前記探索応答信号を送信した後、所定時間の中では、前記無線端末から受信した前記探索要求信号を破棄する、
   基地局管理装置。
2. 複数の基地局装置と、基地局管理装置とを有する基地局管理システムであって、
   前記基地局装置は、
   無線端末から基地局装置に接続を要求する探索要求信号を受信する受信部と、
   前記探索要求信号の受信信号レベルを測定する測定部と、
   前記探索要求信号及び前記探索要求信号の前記受信信号レベルを基地局管理装置に送信する送信部と、を備え、
   前記基地局装置の前記受信部は、前記基地局管理装置から、前記無線端末に接続を許可する旨を示す探索応答信号を受信し、
   前記基地局装置の前記送信部は、前記無線端末に、前記探索応答信号を送信し、
   前記基地局管理装置は、
   前記複数の基地局装置のうち少なくとも２つの基地局装置から、同一の無線端末が送信した探索要求信号及び前記探索要求信号の前記基地局装置における受信信号レベルを受信する受信部と、
   前記少なくとも２つの基地局装置の中から、最大の前記受信信号レベルを送信した基地局装置を、前記無線端末と接続する基地局装置として選択する選択部と、
   前記選択部が選択した基地局装置に、前記無線端末に接続を許可する旨を示す探索応答信号を送信する送信部と、を備え
   前記基地局管理装置の前記選択部は、前記基地局管理装置の前記送信部が前記探索応答信号を送信した後、所定時間の中では、前記無線端末から受信した前記探索要求信号を
   破棄する、
   基地局管理システム。

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